Внесете наслов за вашата страница овде)
Експеримент IIX.6: Доказ за принципот на Архимед
Експеримент IIX.7: вода ѓаволи
Од секојдневниот живот е познато дека течностите како да слабеат. Едноставен пример за ова е парче дрво што плови по водата наместо да паѓа на земја. Сега сакаме квантитативно да го испитаме ова својство на течности.
За ова, сметаме експеримент за размислување:
Телото е потопено во течност. Генерално претпоставуваме дека густината на телото не е иста со густината на течноста. Ние ја означуваме густината на телото со r, густината на течноста со r F1 .
Поради длабокиот притисок, различни сили дејствуваат на горните и долните рабови на телото. Разликата помеѓу двете сили е силата на подигнување
Ако сега ја дефинираме разликата помеѓу двете височини h 2 - h 1 = d
Обемот на призмата е
Со масата М на поместената течност
Овој производ одговара на тежината на поместената течност. Овој резултат е сумиран во архимедскиот принцип. Формулата добиена од призма се однесува на тела од која било форма.
Сега сакаме да го докажеме принципот на Архимед со експеримент.
Сумирајќи, можеме да кажеме дека телото плови на течност кога неговата тежина е помала од пловната моќност. Од друга страна, телото тоне во течноста ако неговата тежина е поголема од пловната моќ. Ако, пак, силата на пловност и силата на тежината се еднакви, телото плови во течноста. Со изјавата на принципот на Архимед, силата на пловност одговара на тежината на раселената течност, можеме да дадеме изјави за односите помеѓу густините.
Соодветно на тоа, едно тело плови во течност кога нејзината густина е помала од густината на течноста. Телото тоне кога има поголема густина од течноста што го опкружува. Во границата на лебдењето, густината на течноста и густината на телото се исти.
Ако некое тело плива во течност, важи следново: F A> G so r r F1.
Ако некое тело потоне во течност, важи следново: F A = G така r = r F1.
Ако некое тело лебди во течност: F A> G so r> r F1.
Пример за ова е пливање во Мртвото Море. За разлика од другите водни тела, Мртвото Море има поголема густина од човечкото тело. Затоа неподвижно човечко тело плови на Мртвото Море.
Со цел да ја покажеме врската помеѓу пливањето и тонењето на телото и неговата густина, сега да разгледаме уште еден експеримент.
За овој експеримент потребен ни е голем стаклен цилиндар, кој е затворен со гумен затворач и мала епрувета. Епруветата е исполнета со воздух и се вметнува во стаклениот цилиндар исполнет со вода. Епруветата е исполнета со воздух во иста мера што само плови. Значи, знаеме дека густината на епруветата одговара на густината на течноста во. Сега го притискате гумениот затворач. Дополнителниот притисок што се врши на овој начин врз површината на водата се шири низ водата и го компресира воздухот затворен во епруветата. Ова предизвикува зголемување на нивото на течноста во епруветата и нејзината густина се менува. Тежината на епруветата сега е поголема од силата на пловидба, стаклото тоне. Ако го отстраните притисокот, воздухот се шири и стаклото повторно се крева.
Дозволете ни сега да погледнеме повторно на лебдечки тела. Секое тело што лебди на површината на водата има одредена положба. Стап кој е потопен вертикално во водата се превртува. Табла која е потопена во исправена положба лежи на нејзина страна. Очигледно, секое тело е во рамнотежа при пливање. Ајде сега да се обидеме да ја анализираме оваа позиција на рамнотежа со разгледување на силите. Неколку сили, кои се состојат од тежина и пловност, дејствуваат на телото. Во центарот на гравитацијата на телото, тежината се повлекува вертикално надолу, во центарот на гравитацијата на раселената вода напаѓа еднакво голема сила на пловидба и се повлекува нагоре. Знаеме дека тежината и пловната моќ се еднакви. Така се дадени условите за неколку сили. Од овие сили се појавува вртежен момент. Двете сили затоа го вртат телото.
Дали позицијата за пливање е стабилна или нестабилна, се одлучува со помош на новововедениот центар, метацентарот. Ако лебдечкото тело е во рамнотежна позиција, тежиштето на телото и тежиштето на поместената течност се едно над друго. Помислете на линијата што ги поврзува двете точки како цврсто прицврстена на телото. Ако лебдечкото тело не е во рамнотежна позиција, оваа врска е наклонета. Ако метацентарот е над центарот на гравитација, тогаш првичната позиција на пливање е стабилна, во спротивно е нестабилна. Вртежен момент делува, телото се претвора во стабилна позиција на рамнотежа.